石武客運專線淮河特大橋空心墩施工技術

摘 要：針對石武客運專線空心墩結構特點，從測量定位、模板設計安裝、高性能混凝土澆筑、養護等方面介紹了空心墩施工控制要點，并提出了施工中應注意的事項，從而使橋梁工程施工質量滿足設計要求，主體工程質量滿足設計使用年限內正常運營的需要。

關鍵詞：空心墩；測量定位；鋼模板；高性能混凝土；施工控制；養護

1 概 述

石武客運專線工程設計時速為350km/h，我部施工的淮河特大橋為一次雙線設計，12m以上的墩采用圓端型空心墩設計，最高墩為19m。根據客運專線驗收暫行標準要求，橋梁工程質量必須達到設計要求的結構安全、耐久性和使用功能，主體工程質量實現零缺陷，滿足設計使用年限內正常運營的需要。對混凝土的耐久性、外觀質量光潔度、表面平整度、線形都提出了很高的要求。本文對石武客運專線淮河特大橋圓端型空心墩施工控制進行了介紹。

2 工程簡介

淮河特大橋位于河南省駐馬店市確山縣與信陽市明港鎮交界處，橋址內主要為稻田、麥田、丘陵、荷塘。主要跨越淮河、明河以及S335省道，全橋長13，026.68m，中心里程DK978+406.185，橋上線路為雙線，線間距為5m。237號墩為等截面圓端型空心墩，墩高19m，壁厚0.5m。

3 施工控制要點

空心墩采用定型模板施工，模板和鋼筋等材料采用塔式起重機進行提升，鋼筋采用現場焊接技術施工，混凝土采用拌和站集中拌和，汽車泵泵送混凝土工藝進行施工。

3.1 測量定位

為確保高墩施工的質量，在施工過程中，著重做好墩身的測量和監控。每個墩柱施工8～10m，采用兩個測站對墩柱和模板上的主要控制點進行精確定位，同時采用懸掛鋼尺法對墩柱模板定的高程進行精確測定，以便校核并修正三角高程。

每一節段混凝土澆筑完成后，立即對混凝土面的控制點進行復測，以便掌握模板在混凝土澆筑前后的位移，并提供下一節段模板的安裝參數。

當墩臺施作完畢后，應當立即進行全橋的中線、水平及跨度貫通測量，并標出各墩臺的中心線、支座十字線、梁端線及錨栓孔位置。暫無梁體架設計劃的錨栓孔或其他預留孔，應盡快將孔內積水排除并封閉孔口。

3.2 模板設計安裝

（1）模板設計。淮河特大橋237號墩為等截面圓端型空心墩，經過詳盡的經濟、技術比較，外模采用2m/節段的定型鋼模，內模采用組合鋼模拼接組成；模板拼裝完畢后，內部采用剛性鋼管腳手架支撐，并與外模進行對拉加固。定型鋼模委托專業模板廠家設計、加工。由于空心墩墩身截面一般較大，采用有拉桿技術，分平板和圓端模兩種類型，面板采用5mm厚鋼板；縱、橫肋采用[10槽鋼，法蘭采用12mm厚鋼板；鋼材使用量約為0.1t/m2。

（2）模板安裝。模板采用人工配合塔式起重機安裝。空心段先安裝內模然后再安裝外模，在測量組的配合下對已支好的模板位置及標高進行調整，使誤差控制在設計及規范允許偏差范圍內后，用螺栓將模板與既有模板進行固定，再用橡膠條對模板接縫進行嵌縫處理，避免漏漿。內模采用組合鋼模板拼裝，拼裝完后在模板外側利用縱橫肋加固，每個節段采用兩條？準20鋼筋環向設置兩道通長水平肋，布置完后，再與外模拉筋眼對應位置采用2根鋼管加豎肋，通過對拉筋使內、外模板形成一個整體。在上拉筋時內外模之間加內撐，當混凝土澆筑到該位置時拆除內撐以便重復利用。拉筋外套PVC管，PVC管兩端伸入模板5mm。

3.3 高性能混凝土控制

由于石武客運專線設計使用壽命是100年，所以橋梁高性能混凝土的配合比選擇以及質量控制至關重要，必須對混凝土施工進行全過程控制。

高性能混凝土不僅僅是高強度，而且還具有相當高的剛度、彈性模量以及耐久性。如果僅僅采用常規材料、普通拌和、普通澆筑和普通養護等措施是遠達不到高性能混凝土要求的。因此必須通過選用優質原材料（除水泥、骨料外，必須加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑），確定科學合理的施工配合比，制定科學的施工工法，混凝土拌和、運輸、提升、振搗等過程均應符合客運專線施工技術指南的要求。從而提高混凝土的長期力學性能、強度、剛度和體積穩定性，延長其在惡劣環境下的使用壽命，避免事故的發生。

（1）高性能混凝土原材料及其選用

①細骨料。宜選用質地堅硬、潔凈、級配良好的天然中、粗河砂，質量要求應符合普通混凝土用砂標準中的規定。砂的粗細對混凝土強度有明顯的影響，配制C50的混凝土用砂宜選用細度模數大于2.3的中砂。細骨料含泥量超標時應采用篩砂系統對細骨料進行過濾。

②粗骨料。必須選用強度高、吸水率低、級配良好的粗骨料。選擇表面粗糙、外形有棱角、針片狀含量低、級配連續的石灰巖。強度宜為混凝土強度的115～210倍或控制壓碎指標值>10%。粒徑以10～20mm為佳，因為較小粒徑的粗骨料，其內部產生缺陷的幾率減小，與砂漿的粘結面積增大，且界面受力較均勻。粗骨料的體彈性系數要盡可能小，這樣才能減小溫度應力，從而提高混凝土的體積穩定性。粗骨料含泥量超標時用采用吸石系統對粗骨料進行清洗。

③細摻合料。高性能混凝土配制時摻入活性細摻合料（如硅粉、細礦渣粉、粉煤灰、天然沸石粉等）可使水泥漿的和易性大為改善，空隙得到充分填充，使硬化后的水泥石強度有所提高。更重要的是，在摻入了活性細摻合料改善了混凝土中水泥石與骨料的界面結構，使混凝土的強度、耐久性與抗滲性均有所提高。

④減水劑、緩凝劑。由于高性能混凝土具有較高的強度，而且一般混凝土的坍落度較大（15～20cm左右）。在低水膠比（<0.35）的情況下，要使混凝土具有較大的坍落度，就必須使用高效減水劑，且其減水率宜在20%以上。此外，因為高性能混凝土較低的水膠比，水泥顆粒間距小，能進入溶液的離子數量較少，因此減水劑對水泥的適應性表現更為敏感。高性能混凝土澆筑通常均采用泵送，所以摻入減水劑后混凝土的坍落度損失不宜過快、過大，不然將會對泵送產生影響。

（2）高性能混凝土的施工控制

①攪拌。根據鐵路客運專線混凝土工程“集中拌和、自動計量、自動控制”的要求，工地設置2-120自動計量拌和站（臥軸式強制攪拌機）進行混凝土生產，攪拌時間宜在2～3min范圍內。所有材料均應嚴格按照施工配合比要求采用電子計量系統進行準確稱量。稱量最大允許偏差除骨料為±2%外，其余材料均為±1%。該橋墩施工時正直暑季，環境溫度過高，因此采用冰塊代替部分水進行混凝土拌制，以保證混凝土入模溫度滿足規定要求。

②運輸。混凝土運輸采用混凝土攪拌車運送。采取有效措施，保證混凝土在運輸過程中保持均勻性及各項工作性能指標不發生明顯波動。對混凝土攪拌車罐體采取保溫隔熱措施，避免因夏季環境溫度過高導致的局部混凝土溫度升高。應采取適當措施防止水分進入運輸容器或蒸發。當罐車到達澆筑現場時，使混凝土攪拌車罐體高速旋轉20～30s，再將混凝土送入泵車，由泵車將混凝土泵送至作業面，所有混凝土應在拌和后1h內澆筑完畢。

③澆筑。

a.澆筑混凝土的時間

混凝土入模前，須采用專用設備對混凝土的坍落度、溫度、水膠比、泌水率以及含氣量等工作性能進行測定；只有混凝土性能符合設計或配合比要求才可入模澆筑。混凝土的入模溫度宜控制在5～30℃。夏季施工宜選擇早晨或下午，避開溫度最高的時段。

b.混凝土澆筑時的自由跌落高度不得大于2m，否則須采用串筒、滑槽等輔助設備進行輸送，以確保混凝土不會分層、離析。

c.混凝土澆注過程中應使四周均勻下料，混凝土面高差不宜超過50cm，以防止澆筑過程中跑模。采用分層連續推移的方式，間歇時間不宜超過90min，施工縫的設置不得隨意。

d.新澆筑的混凝土與鄰接己硬化的混凝土之間澆筑時，溫差不宜超過15℃。

④振搗。采用附著式平板振搗器和插入式振動棒同時對混凝土進行振搗。振搗時盡量避免碰觸鋼筋、預埋件以及模板。采用插入式振搗器振搗混凝土時，應采用垂直點振方式振搗。每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準，一般不宜超過30s，避免過振。若需對下一點進行振搗，應首先緩慢將振搗棒從現有位置向上拔出，然后再移至下一點，不得將振搗棒放在混凝土內平拖。

⑤養護。高性能混凝土早期強度增長很快，一般3d即可達到設計強度的60%，7d就能達到設計強度的80%。因此混凝土早期養護對其強度提升十分重要。在混凝土澆注完畢后一般用帶膜包裹混凝土結構物，再在膜澆水養護，使混凝土表面保持濕潤。在墩頂處設置2個50L的水桶，作為養護水源進行滴養不斷進行養護。養護的時間不得低于14d。養護用水符合拌和用水要求。在養護期間內始終保持墩身濕潤；混凝土強度達到2.5MPa前，不得承受行人、模板、支架及腳手架等荷載。

⑥質檢控制。除了施工前嚴格對原材料進行質檢外，在混凝土施工過程中，也應對以下指標進行檢控：

a.混凝土拌和物：坍落度、入模溫度、水膠比、泌水率、含氣量、勻質性等。

b.硬化混凝土：標養試件壓強、同養試件壓強、抗滲性、電通量等。

4 施工效果

淮河特大橋237號墩施工完成后經過驗收，各項指標均達到客運專線驗標要求。墩身幾何尺寸、垂直度誤差均控制在允許范圍之內，混凝土強度及電通量等指標滿足耐久性混凝土要求，墩身表面光滑、平順、無色差、無蜂窩麻面等現象。

5 注意事項

（1）拌和機、汽車泵、發電機、塔式起重機等設備均應有備用設備，以免在施工中損壞，造成銜接不上從而致使質量缺陷或事故。

（2）及時收集天氣中長期變化情況，做好物資供應、儲存工作，確保均衡施工。

（3）做好預留孔、預埋件的預留和預埋工作。

（4）做好各種安全預案的制定，進行有效的模擬演練。

（5）冬季、雨季、夏季施工措施要嚴格按照方案落實到位。

（6）內外平臺腳手架必須按照相應規范進行搭設。

6 結 語

空心高墩施工中除了進行嚴密的勞動組織外，制定科學、合理的施工工法也相當重要。石武客運專線淮河特大橋的空心高墩施工中使用的高性能混凝土不僅性能等各項指標滿足設計及客運專線施工技術指南的要求，而且由于細摻合料的使用使得工程成本降低，取得了顯著經濟效益的同時，還能改善環境、減少二次污染。墩身垂直度的測量，采用全站儀完成，空心高墩施工時必須具備良好的混凝土垂直輸送設備，空心高墩混凝土要求具有良好的和易性。本工程施工過程中，進度和質量均達到了良好的效果。

混凝土質量控制是一個系統工程，混凝土施工過程中的每個環節均應嚴格按照設計要求和施工指南進行控制，并根據實際出現的問題不斷加以改進。

參考文獻

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作者簡介：周超（1980-），男，湖北省黃梅縣人，本科，工程師職稱，主要從事公路、鐵路、房屋建筑等施工方面工作。